Лабораторна робота №3, Моделювання даних за допомогою діаграм сутність зв’язок (erd – entity relationship diagrams) в інформаційних системах і технологіях

« Назад

Мета роботи: полягає у практичному моделюванні даних за допомогою діаграм «сутність-зв’язок» (ERD – Entity Relationship Diagrams).

Короткі теоретичні відомості

Діаграми «сутність-зв’язок» (ERD) призначені для розробки моделей даних та забезпечують стандартний засіб визначення даних і відношень між ними. Фактично за допомогою ERD здійснюється деталізація сховищ даних проектованої системи, а також документуються сутності системи та засоби їхньої взаємодії, включаючи ідентифікацію об'єктів, важливих для предметної області (сутності), властивостей цих об'єктів (атрибутів) і їхніх відношень з іншими об'єктами (зв’язків).

Дана нотація була введена Ченом (Chen) і отримала подальший розвиток в роботах Баркера (Barker). Нотація Чена надає багатий набір засобів моделювання даних, включаючи ERD, діаграми атрибутів, діаграми деком позиції. Ці діаграмні техніки використовуються для проектування реляційних баз даних.

Сутність, відношення і зв’язки в нотації Чена

Сутність являє собою множину екземплярів реальних або абстрактних об'єктів (людей, подій, станів, ідей, предметів і т. ін.), що мають спільні атрибути або характеристики. Будь-який об'єкт системи може бути представлений лише однією сутністю, що повинна бути унікально ідентифікована. При цьому ім'я сутності повинно відображати тип або клас об'єкту, а не його конкретний екземпляр (наприклад, КНИГА, а не назва конкретної книги).

Відношення в самому загальному вигляді являє собою зв'язок між двома і більшою кількістю сутностей. Найменування відношення здійснюється за допомогою граматичного звороту дієслова (МАЄ, ВИЗНАЧАЄ, МОЖЕ ВОЛОДІТИ і т. ін.)

Рис. 1 - Позначення в ERD (нотація Чена)

Незалежна сутність являє незалежні дані, що завжди наявні в системі. При цьому відношення з іншими сутностями можуть як існувати, так і бути відсутні. В свою чергу, залежна сутність являє дані, що залежать від інших сутностей в системі. Тому вона повинна завжди мати відношення з іншими сутністю. Асоційована сутність представляє дані, що асоціюються з відношеннями між двома і більш сутностями.

Необмежене (обов’язкове) відношення являє собою безумовне відношення, тобто, відношення, що завжди існує до того часу, доки існують стосовні до справи сутності. Обмежене (необов'язкове) відношення являє собою умовне відношення між сутностями. Істотно-обмежене відношення використовується коли відповідні сутності взаємно незалежні в системі.

Для ідентифікації вимог, в відповідності до яких сутності утворюють відношення, використовуються зв'язки. Кожен зв'язок з'єднує сутність та відношення і може бути направленим тільки від відношення до сутності.

Значення зв'язку характеризує його тип та, як правило, наступної множини: {"0 або 1", "0 або більше", "1", "1 або більше", "р : q" (діапазон)}.

Пара значень зв'язків, що належать до одного й того ж відношення, визначає тип цього відношення. Практика показала, що для більшості застосувань достатньо використати наступні типи відношень:

1) 1*1 (один-до-одного). Відношення даного типу використовуються, як правило, на верхніх рівнях ієрархії моделі даних, а на нижніх рівнях зустрічаються порівняно рідко.

2) 1*п (один-до-багатьох). Відношення даного типу використовується найбільш часто.

3) n*m (багато-до-багатьох). Відношення даного типу звичайно використовуються на ранніх етапах проектування з метою прояснення ситуації. В подальшому кожне з таких відношень повинно бути перетворене в комбінацію відношень типів 1 та 2 (можливо, з доданням допоміжних асоціативних сутностей та введенням нових відношень).

Діаграми атрибутів

Кожна сутність володіє однім або декількома атрибутами, що однозначно ідентифікують кожен примірник (екземпляр) сутності. При цьому будь-який атрибут може бути визначений як ключовий.

Деталізація сутності здійснюється з використанням діаграм атрибутів, що розкривають асоційовані з сутністю атрибути. Діаграма атрибутів складається з сутності, що деталізується, відповідних атрибутів і доменів, області значень, що описують атрибути. На діаграмі кожен атрибут представляється в вигляді зв’язку між сутністю і відповідним доменом, що є графічним представленням множини можливих значень атрибуту. Всі атрибутні зв'язки мають значення на своєму закінченні.

Катетеризація сутностей

Сутність може бути поділена та представлена у вигляді двох або більше сутностей-категорій, кожна з яких має загальні атрибути і/або відношення, що визначаються один раз на верхньому рівні та успадковуються на нижньому. Сутності-категорії можуть мати і свої власні атрибути і/або відношення, а також, в свою чергу, можуть бути піддані декомпозиції своїми сутностями-категоріями на наступному рівні. Сутність, що розщеплюється на категорії, отримала назву загальної сутності (відзначимо, що на проміжних рівнях декомпозиції одна й та ж сутність може бути як загальною сутністю, так і сутністю-категорією). Для демонстрації декомпозиції сутності на категорії "використовуються діаграми катетеризації. Така діаграма містить загальну сутність, дві і більше сутностей-категорій та спеціальний вузол-дискримінатор, що описує засоби декомпозиції сутності.

Хід роботи

1. Охарактеризувати типи зв’язків, визначити ключові сутності, побудувати діаграму атрибутів.

2. Побудувати діаграму «сутність-зв’язок» для вибраного прикладу.

На рис. 2 показано діаграму атрибутів сутності пацієнта.

Рис. 2 - Діаграма атрибутів

На рис. 3 показано приклад загальної діаграми «сутність-зв’язок» для лікарні.

Рис. 3 - Діаграма сутність-зв’язок